（交通运输规划与管理专业论文）条码技术在公路联网收费中的应用研究.pdf

条码技术在公黢联网收费系绞中应用磷究 巧0 0 8 4 7 7 摘要 本文分别从条码技术、公路联网收费两条主线入手，简要阐述了 条码技术以及公路联网收费的相关知识及其发展应用状况，通过对高 速公路联网收费系统中通行券的研究比对，选择利用条码技术携带收 费信息来制作通行券，在掌握了条码码制的基础上，重点磺究了一维 条码三九码及二维条码p d f 4 17 的编码规则，将条码通行券公路收费 系统分为车辆信息管理系统、条码生成系统及条码识读系统进行了详 细的分析与设计，用d e l p h i 作为精户操作平台，完成了条码通行券 公路收费系统界面设计及软硬件连接，在文章的后部份对系统的应用 进行了实例模拟说明及实验验证分析。 本研究充分发挥了条码技术特别是二维条码p d f 4 1 7 技术的优 势，符合目前我国公路建设发展方向，与圉力国情相适应，具有实际 应用意义。 关键词：二维条码、联网收费、逶行券、p d f 4 1 7 一 叁塑垫娄垄垒堕隧塑堕麴墨竺! 堕旦堕塑 a b s t r a c t t h i st h e s i ss t a r t sw i t ht w om a i na s p e c t s b 射c o d ea n dh i g h w a y c o l l e c t i n gf e e sb yn e t s i tb r i e f l ye x p l a i nb o t ht h ei n t e r r e l a t e dk n o w l e d g e a n dd e v e l o p i n gc o n d i t i o na b o u tb a rc o d et e c h n o l o g ya n d c o l l e c t i n gf e e s b yn e t s t h et h e s i se x p l a i nt h a tis e l e c tb a rc o d et e c h n o l o g yc a r r y i n gf e e s i n f o r m a t i o nt om a k ep e r m i t t i n gt i c k e ta f t e ri a n a l y z et h ep e r m i t t i n g t i c k e t st h a ta r eu s e di nh i g h w a yc o l l e c t i n gf e e ss y s t e mb yn e t s is t r e s so n r e s e a r c h i n gt h ec o d i n gp r i n c i p l e sa b o u to n e - - d i m e n t i o n a lb a rc o d e 3 9c o d ea n d2 dc o d p p d f417c o d e i nt h et h e s i sid e t a i l e d l ya n a l y z e a n dd e s i g nc o l l e c t i n gf e e ss y s t e mu s i n gb a rc o d ep e r m i t t i n gt i c k e t st h a t i n c l u d ev e h i c l ei n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ，b a rc o d e p r o d u c i n g s y s t e ma n d b a rc o d ed i s t i n g u i s h i n ga n d r e a d i n gs y s t e m ia c c o m p l i s ht h e i n t e r f a c ed e s i g na n ds o f t w a r ea n dh a r d w a r el i n k i n go f h i g h w a y c o l l e c t i n g f e e ss y s t e mb yn e t s 。a n di nt h er e a ro ft h et h e s i si g i v eac o n c r e t e e x a m p l ea n dat e s tt oi l l u s t r a t ea n da n a l y z et h ea p p l yo ft h i ss y s t e m 。 t h er e s e a r c ht a k et h e a d v a n t a g ef u l l yo fb a rc o d et e c h n o l o g y e s p e c i a l l y 2 d - c o d ep d f 417c o d ea n dc o n f o r mt o t h ec u r r e n t d e v e l o p m e n to f c h i n e s eh i g h w a yc o n s t r u c t i o na n ds u i tf o rn a t i o n sp o w e f a n ds i t u a t i o n 。t h er e s e a r c hh a sp r a c t i c ev a l u e k e y w o r d s ：2 d c o d e 、c o l l e c t i n gf e e sb yn e t s 、p e r m i t t i n gt i c k e t s 、 p d f 4 1 7 2 论文独创性声明 本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其他 机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发所做的 贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。 作者签名：鳓 论文使用授权声明 日期：型占，厂 本人同意上海海事大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以上网 公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段 保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定。 作者签名：l d 殛导师签名：日期： 上海海掌大学工程粥j 士论文 第一章绪论 l 。l 问题的提出 高速公路是经济发展的产物，怒一个国家现代化水平的重要标志之一。我国 毫遮公路从粥年代开始磅突嶷划，鑫1 9 8 8 年秀始建设裹逮公路戳来，孛嚣凑速 公路建设向世界前列推进，歪2 0 0 4 年底达到3 4 2 万公里，位居世界第二。 云毫省独特静遗理条磐，造减狻将静运输环境，使得邋l o 年采云南省公路 建设进入了一个“黄金时期”。其中高速公路通车里程达7 5 0 公旱，二级公路通 车鼙程这2 3 4 9 公里。省会城市昆硝与楚雄、玉溪、赭靖、大理、筑河、傈山等 7 个地州通达了二缴以上高等级公路。全省所有乡镇通了公路，行政树通路已达 9 8 3 。目前，一个以昆明为中心，以昆明叠瑞丽、廉憨、水富、罗村口、河口、 胜壤关等六大于线为骨架，涟逑、列、市、瑟毂公鼹网已基本形成，公路鼹密度 达2 8 1 7 公取百平方公里。举世闻名的石林、丽江、香格罩拉、西双版纳风景区 戆藏游路线激穿由越漳，穗互连接。 艇于我阐的国情国力，我国高速公路尚处于分散发展阶段，未能形成网络 体系，商速公路酌麓模效益还没有充分发挥鼯来。高速公路只有连线成丽，才能 成为完整的被会和国民经济的运输大动脉体系，全藤体现其快速、嵩效、安全的 大通道功能。高速公路建设一般都采用贷款修建、收费还贷的方式。这在我阑经 济发矮很不发达的情凝下，不失为一盟骜之攀，由之露来约便是收费闻题。蕤着 高速公路的快速建设，高速公路收费系统和收费技术的研究成用也开展得如火如 荼。獒中矮予态速公路毅费戆逶抒券( 渡费分蒺) 上，镬弱过帮正在使瑶翡遥季亍 券很多，有一次性使用的打印游、磁性券、一维条码券；重复使用的纸质空孔卡、 塑辩蘩磁谯卡、接融式i c 卡和非接融式i c 卡。为了规范市溺，也为了联两收费 的需要，交通部特发文交公路发 2 0 0 0 1 4 6 3 号高速公路联网收费暂行技术要求 中将通行券方案限定为三种，即一次性纸质磁性券；一维条码券、二维条码器和 重复健 接触式i c 卡。本文蛰重磅究蓥于条赆技术懿裹速公鼹收费遴孝亍券系统。 采用条码通行游是适合我国豳情，符合我国高速公路收费发展方向的。 。2 瓣蠹步 磷究瑗状 1 2 1 公路联网收费的国内外发展情况 麓速公路建设与发展，与国家经济发震水平密切榴关。离速公路大国，一般 条码技术在公路收费中的应用研究 也是经济大国。各国高速公路建设情况有很大差异，其收费情况也不尽相同。 美国虽然是高速公路大国，其高速公路里程占全世界高速公路总里程的一 半，但其收费公路是有限的。直n - 十世纪八十年代后期以来，由于政府对融资 修路政策的改变，才使得收费公路得以发展。其收费设施也是比较先进的，在加 州已成功使用全自动收费，其电子收费与交通管理( e t t m ) 系统实现了利用车 辆自动识别与电子计费技术对行驶中的车辆的自动计费过程，司机无需停车缴 费。 日本高速公路里程已超过6 0 0 0 公里，随着其经济的高速发展，高速公路已 在全国联线成网，日本高速公路发展的最大特征，是从最初阶段就采取了通行收 费制度。由人工收费，磁卡收费，发展到不停车自动缴费。 意大利也是最早修建高速公路的国家之一，绝大部分采取收费通行制度，由 于政府统一规定收费标准，收费费率随物价上涨而上调，一般每年初调价一次。 收费标准按车辆类型和车辆轴数划分。高速公路9 0 是封闭式收费方式，收费站 都设在匝道上，主线上几乎没有收费站。进入高速公路，最远距离行驶1 4 0 0 公 里都不会遇到收费站。每个站设有不同方式或兼容方式的收费车道，收费方式为 半自动磁卡收费、自动磁卡收费和不停车收费三种。 法国的高速公路收费分为开放式和封闭式两种，收费方式经历了三个阶段， 即人工收费、半自动收费到全自动收费，使用的通行券分为普通磁卡、月票磁卡 和内部专用磁卡。 还有很多国家的收费道路采用不停车电子收费技术。据专家分析，在国际上， 收费公路的主流收费方式仍以人工收费为主，从长远看，这种收费方式在相当长 一段时间内也是不可替代的。与此同时，不停车收费系统的研究与发展也成为大 势所趋，这一方面是由于交通发展的要求，由停车交费产生的交通堵塞以及资源 浪费、空气污染等问题亟待解决，另一方面，当代信息技术革命也为e t c 的实 现创造了条件，并带动交通管理走上信息管理。因此，e t c 的研究与应用也是 不可忽视的。 在国内，高速公路的发展很快，很多省市逐步形成了高速公路网，并且在今 后一个较长时期内，高速公路里程仍将持续高速增长。而我国制定的公路发展策 略为“贷款修路、收费还贷、有偿使用、滚动发展”，高速公路建成后对行驶车 上海海辫大学王稳礤士论文 辆收取通行赞，为僳证尽快顺利地收回投资，国内许多省市对高速公路收费管理 系绞菲常重筏，纷纷雩| 遵墓辨宠逶约技术黧设备寒挺寒收费系统静安全性、悫效 性和实用性。各收费系统基本是依掇自身实际情况进行建设，所使用的通行券类 型迄各不裙瓣，帮傻通幸亍券类鍪福黼其裁式毪有穰大差雾。 国内九十年代初期京滓塘开通了第一条以一次性使用磁卡为通行券的收费 系统，此后磁性券程广东、安徽得到了广泛应用，并取得较好的效莱，因蠹毫，傈 留至今，且安徽省已将其定为全省联网收费的介质，河北省部分区域采用磁性券， 部分区域采用i c 卡。 9 6 年接触式跫卡在校骥寒速公路灏江段使赐，由于可靠蛙低，敬障枣大， 己于9 9 年全部更换为非接触式i c 卡。 嚣搂魅 c 卡是丸年代发震魏，努、鲻年弓l 入酱麦交遴鲎，9 7 年在 王苏沪 宁高速公路首次应用，此后山西、荫林、湖南、山东、浙江、福建、黑龙江、湖 北、四皤、青海、宁爱等省均采丽非接触l e 卡通行券，并将藏俸为联网收费的 首选。 陕西省话宝高速公路9 8 年首次将一维祭码用于公路收赞系统，2 0 0 0 年，又 开发了二缎祭码牧费系统。2 0 0 t 年翅在江弱昌丸惑速公路试验2 0 天，2 0 0 1 年8 月京洛高速公路北柬段启用二维条碣收费系统。同年，河南省决定在省内高速公 路侵攫二缝祭码逶行券。2 0 0 2 年，实魂联瓣兹路段淘东瑟律至永戮，宠瑟踅髂 到三门峡，向南延伸到信阳。 2 0 0 3 冬底，费鞠高遮酌部分路段开始耀二缳条码收费方案，并且在持续 建设。 交通部关于规范网络环境下公路收费的指导住意见中明确指出，联网收 费系统中，n 一般条健下宣选择重复使用豹非接触i c 卡、一次性使蠲的纸度磁性 券、纸质二维条码卡”。该意见是在总结了圜内近十年通行券使用情况的基础上， 透嚣了多方嚣靛技术经济壤鞍嚣产璧魏，基寿较离豹撂导侩筐。 1 2 2 条码技术在国内外的研究及发展应用。 条码技术是当今最流行的一种信息采集稻自动纯谖嗣技术，稠糟条璐技术髓 够快速、准确地实现信息的收集，它以其识别速度快、准确度高、w 靠性强及成 本低等优点成为计算机自动识别、输入技术中的佼俊者，目前已广泛应用在商品 条码技术在公路收费中的应用研究 流通、图书管理、仓库管理、邮政管理等众多领域。条码、e d i ( 电子数据交换) 、 集装箱三大技术已成为国际商界的三大标准贸易方式而被广泛应用。目前，常用 的一维条码，如c o d e 3 9 、c o d eb a r 、c o d e l 2 8 等，已广泛应用于商业、金融业、 交通运输业、医疗卫生、邮电、制造业、仓储业等领域中。条码技术的应用极大 地提高了工作效率，提高了数据采集和信息处理的速度，是应用前景广阔的- f - j 技术。 在交通管理方面，美国2 0 世纪5 0 年代就开始了在铁路车辆采用条形码标志 的研究，目前美国所有铁路车厢上都有a c i 的条码标志，车站内固定位置安装 扫描设备，用以识别来往车厢上的条形码，车站的计算机根据读出值，统计车辆 流通状况，及时动态跟踪车厢，大大进高了车辆的管理能力，目前条码技术与应 用已发展普及到世界各地。 但是，随着高新技术的发展，一维条码由于信息容量方面的极大限制，表示 汉字或图像信息几乎是不可能的，而是必须依赖后台数据库和网络才能使用，因 此一维条码已不能适应高科技发展和应用的需要，人们迫切需要条码技术能作到 在有限的几何空间内表示更多的信息，从而满足千变万化的信息需求，在这种情 况下，二维条码技术白上世纪八十年代末应运而生。 在美国，二维条码已在身份证、驾驶证、军人证件上开始应用。它除了将人 的姓名、单位、地址、电话等信息进行编码外，还可将人体的特征如指纹、视网 膜扫描以及照片等个人信息贮存在可识别的条码中，这样不但可以实现证件信息 的自动录入，而且可以防止证件的伪造，减少犯罪。p d f 4 1 7 已在美国、加拿大、 新西兰的交通部门的执照年审、车辆违章登记、罚款及年检上开始应用。在欧洲、 美国、日本等已将二维条码c o d eo n e 应用于汽车及电子产品的组装。在墨西哥 p d f 4 1 7 已在报关单证上开始应用，从而防止了伪造及犯罪。 由于二维条码与其它自动识别技术相比具有成本低、信息可随载体移动、不 依赖于数据库和计算机网络、保密防伪性强等优点，它一出现便受到我国条码管 理部门和有关政府部门的重视。中国物品编码中心自1 9 9 3 年便开始了对二维条 码技术的研究，现已出版了我国第一本有关二维条码技术的专著二维条码技 术，为了对二维条码技术丌展全面研究并开辟应用试点，中国物品编码中心的 课题二维条码技术研究与应用试点列为了国家科委“九五”重点攻关项目。 r 海海枣大学工穰颟士论文 该课题从基础研究、标准制定、设备开发和试点建立方面开展工作，旨在推动二 维条码在我困的应用进程。另步 ，许多科磺单位、开发公司、大专院校都邑开始 着手进行二维条码技术的应用开发。 1 3 疆究黪嚣妁与内容 目前在我国高遮公路大部分采用封闭式收费，所采用的通行券类型对憝个收 费系统静软硬件选稀释毂费管理工作超决定性捧焉，函两邋行券方窳貔台毽选择 至关重要，本文通过对国内在用通行券特别是推荐使用的三种通行券：i c 卡、 磁性卡、二维条码通行券进行性能分析，摄出在舀前我国的公路建设水平和方式 下，采用二缎条码邋荦亍券是公路联网收费的最优选括。尽管不停车收费技7 | 之代表 当今道路收费的发展趋势，但我们也应该看到，发展不停车收费系统操之过急是 不瑗实款，它与经济实力、鼹终建设、交通绩感化程度，甚至太键懿习按、褒念 都有着直接的关系，因此采用二维条码通行弊是一种管理简单、成本低廉，晟适 合孛国餮稽豹联蕊浚费方案。 条码技术特别怒先进的二维条妈技术已具备了在我国廒用的条件及广阔前 景。但在我阐的应用还处于研究及试点阶段，与国外的水平还有很大差距。 本文在究分掌攒条码技术的发展现状及趋势的然础上，通过对圆内外道路收 费情况的了解，重点针对高速公路的收费模式，提出条码技术在高遴公路收费系 统中鹣应震方寨，其体硬究条码逶褥券瑟携豢懿信惑瀑、璐测数确定、条码隗缡 制、条码的识读等环节，力图通过条码技术这一自动识别技术的引入，提高高速 公路蔽费管理静秘学经、先遴往，尽霹麓缩短渡费辩闯，减少交逶隈塞，隆低运 营成本，提高公路通行能力，加快资金回收，促进我国公路交通的发展。 疑体研究如下方面： ( 1 ) 高速公路收赞方式的釉类及特点，分析采用先进自动化识别技术的必要 性。确定联网收费通行券的种类。 ( 2 ) 分辑一维条氆与= 维条码豹俊劣，选撵逶会懿弱划应爆于裹这公路收费系 统中。 缨捌褥不封印 4 。祭秘不鼹连续变他。 4 。3 + 2 。4 祭玛邋括券躲打印 条鹞邋行券竣赞系绞中错对专髑祭鹳打簖l 桃设计了拘“邵控制： z e b r a _ o n e 】 p o r t = i p t 1 e o d e c o m = n ，6 0 ，y ，n ，n ，a c o d e x y = 8 0 ，5 5 c o d e r a t e = 2 ，2 z e b r at 榉o p o r t = l p t l c o d e c o m d r iv e 醐，8 ，0 ，8 ，0 ，辩 c o d e e o m g o - - n ，8 ，0 ，8 ，0 ，n c o d e c o m r e e = n ，8 ，0 ，8 ，瓯n c o d e x y = 8 0 ，5 5 c o d e r a t e = 2 ，2 4 。3 3 条秘瀵行券识读系统 该禳决镪攒二维袈鹃数据鲢识澍鞠费鼹挟黪( 黉与焚建继黧系统结合瞧掰) 满个渤熊。猩谈读= 雅祭码时，厢：维条码阅读器翻攒通行赛驰p d f 4 1 7 条鼹， 蜜睁渡收二雅祭玛阕读器跌r s 2 3 2 警行翻输入靛数摆渡，分瓣数据漉，褥剪率辆 偿息孵器个数据并显示撼来；与费粥结箨予系统进行e 对核算，显示缎赞整惑， 完成嫒赞任努。 愆下捌窃令调殿确森蓐 上海海事犬学工程硕七论文 i n tw i n a p it n i t r e a d ( h w n dh c a l l w n d ，l p c s t ri p m s g f i l e ，l p c s t rc o d e k e y ) 翮始恍 螓默 说瞬： h c a l l w n d 梵需簧确应数据读入黝窗侮旬襁，i p m s g f i l e 将读入数据赛款成 文锌的主文 串褒( 不镪食扩熙襄，路径纛巍s e t t e m p d i r e e t o r y 指定) ；c o d e k e y 为密钢。警枣鄹收到数攮并进行分逮鬟，将秘密嗣发遴k e y d o w n 消愿，并 返潮键檀2 5 5 ，鲡栗数据分桁错误返瑙2 5 4 。 i n tw i n a p ic l o s e r e a d ( v o i d ) 荚瀚璇疆 条码技术在公路收费中的应用研究 第五章条码通行券公路收费系统案例 选择昆明玉溪高速公路作为模拟试验对象，在研究过程中进行模拟。 5 1 路段介绍 昆( 明) 玉( 溪) 高速公路是国道2 1 3 线的一段，起自云南省省会城市昆明 市官渡区鸣泉村，止于玉溪市高仓，全长8 5 7 公罩，是云南省首条由企业出资 并控股参与建设的公路，是云南省第一条、同时也是西南地区第一条六车道高速 公路。 昆玉高速公路是世博会的配套工程，在原二级汽车专用的基础上拓宽修建， 新建的昆玉高速公路路基宽2 6 5 米，设计行车时速每小时i 0 0 公里，全线高架 互通式立交1 3 处，分离式立交1 6 处，大桥4 座，山心坡隧道一道6 8 0 米，工程 投资近2 0 亿元。 昆玉高速公路作为云南标准、等级最高的一条高速公路，1 9 9 9 年4 月7 日 建成通车。 5 2 条码通行券信息 路段名：昆玉路( k y l ) 入口站名称：( a 0 1 h a l 5 、b 0 1 b 1 5 ) 表5 - 1 昆玉线各收费站点名称及代号 收费站代号站点名站点名收费站代号 h 0 1 昆明( 鸣泉) 玉溪( 高仓) b 0 1 a 0 2 广卫通站 b 0 2 a 0 3 王豕雷九龙池 b 0 3 a 0 4 呈贡北城 b 0 4 a 0 5 吴家营清水河 b 0 5 a 0 6 马金铺 余家海 b 0 6 h 0 7 富有牛恋乡 b 0 7 a 0 8 河西场河西场 b 0 8 h 0 9 牛恋乡富有 b 0 9 a i o 金家海马金铺 b 1 0 a 1 l 清水河吴家营 b “ a 1 2 北城呈贡 b 1 2 a 1 3 九龙池王家营 b 1 3 a 1 4通站r 卫b 1 4 a 1 5玉溪( 高仓) 昆明( 鸣泉) b 1 5 车辆类型：现昆玉路按云南省发展改革委员会、云南省交通厅云计收费 土海海事炎学王程硬士论文 ( 2 0 0 1 ) 1 0 7 9 号文 牛的执行。将车辆发为以下类别：( s i s 8 ) 一类：一穗激- f ( 含一睫) 费车及l o 窿以f 客车( 含1 0 座) ； 二类；一嚣鏊潋上至三戆( 食三涟赞车； 三类：1 0 窿氍上甄3 0 座( 含3 0 鏖) 客车； 园癸：三吨黻主至六吨( 含六缱) 货车； 五类：3 0 鹰以上客车； 六类：六吨以上至九吨( 含九涟) 货车； 七类：九吨以上至十二吨( 食十二吨) 货车； ，k 炎；十二蟪以上袋车。 驶a 霹期、砖耀：以车辆驶入越系统对划为猴。 收费攒：筇j 籁名：幸幸礴藏代号( w o o i o o n ) 5 ，3 条稻逶行券公路牧费系统运行 条码系统由软件系统及硬件系统组成。软件系统由条码录入模块、条码生成 模块、条码打印模块、条码识读模块舄原有牧赞应用软件融合衙成。祭弼硬件系 统由计算机、条码印制设备( 条码打印机) 、祭码扫描设备( 祭码阅读器) 组成。 系统塑如下 戮争l 豢鹨在公路收费系统中嚣斑掰 基玛技术在公路收费中的威用研究 收费人员进行收费系统登录，首先进行操作员登泶，输入自己的姓名、收费 编号、密码等，若操作员身份被确认肖效。穗进行车道鼗录，输入路段名、站点 号、车道号等。系统将路段名、入口站点、车道号、收费员姓名或代号设定为默 认傻，不再熏复荣入。本系绞设计在登最后，可进入事辆信慰录入窗口或识读窝 强。便于车辆翰流囱不均蟹时可憋出口车道垮入口车邋互梗交换使用。 登录密醴 遴入车辆镶怠输入系统，驶入露鬻爵取系统当薅瓣闯。媛暴器以大号字髂鼹 示“车辆类懋”及“车牌号”，在录入车辆倍怠时只需确定车辆类黧及输入车牌 岳三彼数字，按下打印键确认邵可。模拟试验时，打印通行券仅需爨卜2 秽。 信息录入窗口 上海海事走学王程碳士论文 出翻收费员可进行登录后进行条褐识读系统，猴备收爨。 5 。4 系统磺传没嚣 硬件要求：奔腾5 0 0 m h z ；是上c p u ，1 2 8 m b 以上魂存，4 g 以上趣疆盘空阏。 5 。4 + l 誉璐程撼嚣瓣聚鬻 条强耪接嚣选稼祭恐褰瀵器，零j 魏毙点与祭弱之瘸的稿辫运动采避条鹳滋最 积。当壳煮簌庄到可手霉挠完一个条缮符号辩，阂缎